DE2933231A1

DE2933231A1 - Schichtfolie und deren verwendung

Info

Publication number: DE2933231A1
Application number: DE19792933231
Authority: DE
Inventors: Edward Michael Bullard; Gregory Maher Smith
Original assignee: Mobil Oil Corp
Current assignee: ExxonMobil Oil Corp
Priority date: 1978-08-16
Filing date: 1979-08-16
Publication date: 1980-03-06
Also published as: ES483353A1; FR2433405B1; JPS6347621B2; NL7906246A; JPS5530994A; DE2933231C2; IT7925139A0; GB2028716A; BE878270A; IT1123521B; GB2028716B; FR2433405A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schichtfolie und eine Verwendung derselben. Die Erfindung bezieht sich auf eine thermoplastische Schichtfolie, bestehend aus einer Schicht aus Polyäthylen mit niedriger Dichte, die mit einer Schicht eines andersartigen polymeren Gemisches aus Polyäthylen mit hoher Dichte und Polyäthylencopolymeren verbunden ist. Derartige Copolymere weisen insbesondere Polyäthylen auf, das mit einem anderen Ct-Olef in copolymerisiert ist, das etwa 3 bis etwa 15 Kohlenstoffatome enthält. Derartige Copolymere sind lineare Polymere mit niedriger Dichte, deren Dichte kleiner als etwa 0,9^ g/cm^ ist.

Thermoplastische Beutel und insbesondere Polyäthylenbeutel gewinnen beim Verpacken von verschiedenartigen Waren, wie zum Beispiel trockenen Waren, Nahrungsmitteln und dergleichen zunehmend an Bedeutung. Polyäthylenbeutel haben sich erst in letzter Zeit vorzugsweise als Verpackungsmaterial für Abfälle als vorteilhaft erwiesen und in vielen Fällen schreiben die Kommunen vor, daß Abfälle auf diese Art und Weise verpackt und abtransportiert werden müssen. Die Vorteile liegen auf der Hand, da hierdurch Müll und Abfälle auf hygienische Weise beseitigt werden können. Die Beutel bieten einen gewissen Schutz des Inhaltes vor Insekten, Würmern und anderen tierischen Lebewesen, die im Normalfall durch den Beutelinhalt angezogen werden. Derartige Beu-

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tel werden üblicherweise als wegwerfbare Auskleidungen für Abfallbehälter, wie zum Beispiel Mülltonnen, verwendet. Wenn die Abfallbehälter gefüllt sind, wird die Öffnung des Beutels zusammengerafft und durch Verdrehen verschlossen. Dann wird der Beutel aus dem Behälter entnommen und der Innenraum des Behälters bleibt unverschmutzt und kann einen weiteren Beutel als Auskleidung aufnehmen. Die durch Verdrehen verschlossene Öffnung des Beutels kann auf an sich übliche Weise wie zum Beispiel unter Verwendung von verdrehbaren Drahtelementen oder ähnlichen Befestigungseinrichtungen gesichert und fest verschlossen werden. Der geschlossene gefüllte Beutel wird dann anschließend beseitigt. Alternativ können derartige Beutel auch ohne Unterstützung als Aufnahmebehälter verwendet werden. An sich übliche Beutel aus Polyäthylen haben jedoch den Nachteil einer nicht ausreichenden Steifigkeit und bei dem Füllen derartiger Beutel mit Gegenständen ergeben sich Schwierigkeiten, da die Öffnung des Beutels offengehalten werden muß. Hierdurch sind unnötige zusätzliche Handhabungsschritte erforderlich.

Ein weiterer Hauptnachteil bei der Anwendung von Polyäthylenbeuteln zur Abfallbeseitigung liegt in der Tatsache, daß sie unter Belastung zum Reißen neigen und daß sie nur eine sehr niedrige Sticheinreißfestigkeit haben. Wenn ein gefüllter Beutel durch Einwirkung von innen oder außen ein Loch bekommt, ist es für Polyäthylenfolie charakteristisch, daß sich dieses

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Loch ausweitet, d.h. der lochförmige Riß breitet sich schnell über die Beutelwandung oder nach unten aus.

Es wurden bisher zahlreiche Anstrengungen unternommen, um die zuvor beschriebenen Schwierigkeiten und Nachteile zu überwinden. Die einfachste Methode besteht in der Vergrösserung der Folienabmessungen, d.h. die Beutelwandungen werden dicker und somit widerstandsfähiger gemacht. Um eine entsprechende verbesserte Widerstandsfähigkeit des Beutels zu erreichen, ist jedoch eine beträchtliche Vergrößerung der Folienabmessungen in der Größenordnung von 50 bis 150 % notwendig. Die Herstellungskosten nehmen unmittelbar mit der steigenden Harzmenge zu, die für die Herstellung eines derartigen Beutels verwendet wird. Versuche, bei denen mit relativ niedrigen Kosten verbundenes Polyäthylen durch andere Harze ersetzt werden soll, die bessere Festigkeitskennwerte haben, sind aufgrund der Wirtschaftlichkeit gescheitert, die bei der Verwendung von meist teuren Harzersatzstoffen nicht mehr gegeben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schichtfolie zu schaffen, deren Herstellung wirtschaftlich ist und die bessere Festigkeitseigenschaften hat. Insbesondere soll sie unter Verwendung von relativ preisgünstigen Ausgangsstoffen so hergestellt werden können, da3 sie auch unter Beanspruchungen nicht zur Rißbildung neigt, d.h. eine hohe

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Reißfestigkeit hat und ausreichend widerstandsfähig gegen lochförmige Risse ist. Sie soll eine ausgezeichnete Reißfestigkeit und hohe Elastizitätskennwerte haben.

Erfindungsgemäß hat sich herausgestellt, daß thermoplastische Folien, die einen überwiegenden Anteil von mit relativ niedrigen Kosten verbundenen harzartigen Materialien enthalten, die üblicherweise zu der Herstellung von Beuteln verwendet werden, wie zum Beispiel ganz allgemein Polyäthylenharz mit niedriger Dichte, zu Gegenständen, wie zum Beispiel Beuteln verarbeitet werden können, die eine bessere Steifigkeit, d.h. einen besseren Elastizitätsmodul und bessere Festigkeitskennwerte als bisher übliche Polyäthylenbeutel haben. Ganz allgemein hat sich somit ergeben, daß ein Schichtstoff bzw. eine Schichtfolie, bestehend aus wenigstens einer Schicht aus einem allgemein verwendbaren Polyäthylenharz mit niedriger Dichte, die eine Stärke in der Größenordnung von etwa 50 bis 90 % und vorzugsweise von etwa 65 bis etwa 85 % der Gesamtstärke der Schichtfolie hat, mit einer zweiten Schicht verbunden werden kann, die den Rest der Gesamtstärke der Schichtfolie einnimmt, und die aus einem Harz oder einem Harzgemisch besteht, das ein Gemisch aus polymeren Harzen ist. Die zweite Schicht kann beispielsweise eine relativ dünne Schicht aus einem harzartigen Gemisch sein, bestehend aus einem Polyäthylenharz mit hoher Dichte und einem linearen Polyäthylencopolymeren mit niedriger Dichte, das beispie Is-

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weise ein Copolymeres von Ithylen und einem weiteren χ. Olefin sein kann, das etwa 3 bis etwa Ί5 Kohlenstoffatome und eine Dichte von niedriger als etwa 0,94- g/cm hat. Kleinere Anteile einer Farbstoffgrundmischung in der Größenordnung von weniger als etwa 5 Gew.-%, wie zum Beispiel ein Gemisch aus Polyäthylen mit niedriger Dichte und einem anorganischen Pigment können ebenfalls Verwendung finden. Hierbei hat sich ergeben, daß bei der Herstellung von Beuteln aus derartigen Schichtfolien, wenn die aus Polyäthylen mit niedriger Dichte bestehende Schicht vorzugsweise die Innenfläche des Beutels bildet, die Beutel verbesserte Festigkeitskennwerte im Vergleich zu Polyäthylenbeuteln ohne Schichtgefüge haben. Diese Verbesserung hinsichtlich der Festigkeitskennwerte wird nicht wie zuvor beschrieben durch unnötige Materialvergeudung erzielt, da der aus einer Schichtfolie hergestellte Beutel nach der Erfindung einen überwiegenden Anteil, d.h. bis zu etwa 80 % der Gesamtstärke der Schichtfolie, an mit niedrigen Kosten verbundenem und allgemein verwendbarem Polyäthylenharz hat.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch im Querschnitt einen Extruder, der zur Herstellung von laminaren Folienbahnen bzw. Folienbahnen mit einem Schichtaufbau nach der Erfindung verwendet werden kann, wobei einige Teile aus Übersichtlichkeitsgründen vergrößert dargestellt sind. 030010/0749

Es gibt bisher zahlreiche Arbeitsweisen, nach denen Mehrschichtfolien aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden können. Bei einer Vorgehensweise wird eine erste Folie gebildet und anschließend wird durch Aufextrudieren einer weiteren Folie auf die Oberfläche der ersten Folie ein Schichtstoff erstellt, der zwei Schichten umfaßt. Bei einem erst vor kurzem entwickelten Verfahren, das als Coextrudieren bezeichnet wird, werden erschmolzene Schichten oder Schichten in noch weichem Zustand bestehend aus verschiedenen Polymerschmelzen in Berührung miteinander gebracht und anschließend abgekühlt. Das Coextrudieren ist beispielsweise in den US-PS¹en 3 508 944 und 3 423 010 beschrieben. Obgleich irgendeine der zuvor beschriebenen Vorgehensweise zur Bildung des Schichtaufbaus nach der Erfindung verwendet werden kann, werden die Schichtgebilde nach der Erfindung vorzugsweise dadurch hergestellt, daß gesonderte Polymerschmelzen mit rohrförmigen Formwerkzeugen extrudiert werden, die konzentrisch angeordnet sind, so daß die gesonderten erschmolzenen oder sich noch in weichem Zustand befindenden Materialströme koaxial extrudiert werden, und daß sie dann außerhalb der Formwerkzeuge verschmolzen bzw. vereint werden, so daß sich bei einer anschließenden Abkühlung ein Schlauchkörper mit Schichtaufbau ergibt. Eine Ausführungsform einer derartigen konzentrischen Extrusion von verschiedenen thermoplastischen Schmelzen ist beispielsweise in der US-PS 3 926 706 beschrieben, auf die zur näheren Erläuterung ausdrücklich hingewiesen wird.

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Bei der Herstellung von Schichtfolien nach der Erfindung, die insbesondere für Beutel bestimmt sind, wurde festgestellt, daß bestimmte speziell gewünschte physikalische Eigenschaften von den einzelnen Schichten herkommen. Die Außenschicht eines Beutels beispielsweise, deren Stärke zwischen etwa 10 bis etwa 50 % der Gesamtstärke der Schichtfolie betragen kann, muß vorzugsweise steif sein, d.h. sie muß einen relativ hohen Zugfestigkeitskennwert haben. Auch muß sie zäh sein, d.h. eine Schlagfestigkeit aufweisen. Auch sollte sie unter Beanspruchungen eine gute Dehnung haben. Schließlich sollte sie in starkem Maße reißfest bzw. zerreißfest insbesondere in Querrichtung des Schichtverlaufes sein, d.h. in Querrichtung zur Extrudierrichtung der Schicht. Die dickere Innenschicht der Schichtfolie für Beutel sollte als speziell erwünschte physikalische Eigenschaften so sein, daß ein Heißsiegeln über große Temperatur- und Druckbereiche ohne Schwierigkeiten möglich ist und daß eine hohe Reißfestigkeit insbesondere in Herstellungsrichtung der Schichten (in Extrudierrichtung der Schicht) vorhanden ist.

Der Orientierungsgrad jeder der Schichten der Schichtfolie stellt eine sehr bedeutende Einflußgröße für die insgesamt zu erwartenden physikalischen Eigenschaften des Schichtstoffes dar. Beim kombinierten Strangpreß-Blasverfahren unter Verwendung von eingeschlossener Luft treten zwei Orientierungsarten bei den Polymerkristallen auf, was durch Ermittlungen

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festgestellt worden ist. Eie erste Orientierungsart ergibt sich bei dem Durchgang des Materialstromes durch die Lippen des Formwerkzeuges und diese Orientierung versucht, die Kristalle in Materialstromrichtung (MD) auszurichten. Bei einem von Natur aus vollständig amorphen Stoff hat diese Orientierung des Materialstromes nur wenig oder gar keinen Einfluß. Mit Zunahme der Kristallinität nimmt auch der Orientierungsgrad in dem Stoff zu. Bei einem linearen Polymeren mit langen geraden Ketten werden die Kristalle in Herstellungsrichtung orientiert. Mit zunehmender Verzweigung der Ketten neigen die Kristalle zu einer geringfügig stärkeren Zufallsorientierung und derartige Stoffe enthalten mehr amorphe Bereiche, die nicht orientiert sind. Da Polyäthylen mit hoher Dichte linear und kristalliner ist, läßt sich die Orientierung von Polyäthylen mit hoher Dichte nur schwer mit der von Polyäthylen mit niedriger Dichte vergleichen. Lediglich durch den Einfluß des Formwerkzeuges ergibt sich eine in Herstellungsrichtung (MD) stark orientierte Folie, die jedoch in Querrichtung (TD) kaum orientiert ist. Beim Übergang von Polyäthylen mit niedriger Dichte zu Polyäthylen mit hoher Dichte ist der Stoff in Abhängigkeit von der Zunahme der Dichte und der Abnahme der Verzweigung des Polymeren der Orientierung stärker unterworfen. Polyäthylen mit hoher Dichte wird stark orientiert, so daß dessen Neigung zur Rißbildung in Herstellungsrichtung (MD) sehr stark wird.

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Die zweite Orientierungsart beruht auf dem Einfluß des Aufblasverhältnisses (BTJR) beim Folienblasen. Da bei diesem Strecken der Folie die Blasen sich zu einem größeren Durchmesser erweitern, ist der Zug auf die Polymerkristalle an sich in viele Richtungen gerichtet und wirkt der Orientierung in Herstellungsrichtung (MD) entgegen, die mit dem Einfluß des Formwerkzeuges verknüpft ist. Wenn das Aufblasverhältnis (BUR) größer wird, nimmt die Orientierung in Querrichtung (TD) mit einer geringfügigen Verminderung der Eigenschaften in Herstellungsrichtung (MD) zu. Eine verbesserte Reißfestigkeit kann man demnach hierdurch in Querrichtung (TD) erhalten, die an sich sonst niedrig ist.

Das Aufblasverhältnis für Polyäthylen mit niedriger Dichte liegt üblicherweise in der Größenordnung von 1,5 bis 3,0:1 (das Aufblasverhältnis (BUR) ist als das Verhältnis von Umfang der Blase zu Umfang des ringförmigen Werkzeuges definiert). Durch ein Aufblasverhältnis in dieser Größenordnung soll ein Ausgleich zwischen den Eigenschaften in Herstellungsrichtung (MD) und in Querrichtung (TD) geschaffen werden. Polyäthylen mit hoher Dichte wird jedoch durch den Einfluß des Formwerkzeuges in Herstellungsrichtung stark orientiert, so daß sich in Querrichtung nur sehr schlechte Eigenschaften ergeben, wenn man die Aufblasverhältnisse von Polyäthylen mit niedriger Dichte anwendet. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen und aus Gründen der Verarbeitung des erschmolzenen Polymeren erscheinen derartig große Aufblasverhältnisse als äußerst

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unzweckmäßig, jedoch ist die Reißfestigkeit eine Schlüsseleigenschaft für Erzeugnisse in Form von Beuteln. Die Erfindung ermöglicht, daß die Folien mit Geschwindigkeiten laufen und unter Bedingungen für das Aufblasverhältnis (BUR) verarbeitet werden, die für Polyäthylen mit niedriger Dichte geeignet sind, und daß in der Außenschicht zusätzlich die Steifheit und die Festigkeit des Gemisches aus Polyäthylen mit hoher Dichte und OC-Olefin zum Tragen kommen.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist eine Ausführungsform eines Extruders gezeigt, der zur Herstellung von Schichtfolien nach der Erfindung verwendet werden kann. Wie gezeigt, fördern zwei Extruder 11 und 12 für thermoplastischen Kunststoff verschiedene thermoplastische Harze bzw. thermoplastische Kunststoffe zu einem gemeinsamen Formwerkzeug 13. Das rohrförmige Formwerkzeug 13 hat zwei konzentrische kreisförmige Kanäle, die die einzelnen Kunststoffmaterialströme gesondert aufnehmen und formen, bis sie aus den konzentrischen Formwerkzeugen 14 und 14' austreten. Kurz nach dem Verlassen der Formwerkzeuge 14 und 14' verschmelzen die konzentrischen, koaxialen erschmolzenen oder sich noch im weißen Zustand befindenden Schläuche und verbinden sich miteinander, so daß sich ein schlauchförmiges Schichtgebilde 15 bestehend aus zwei Schichten bildet. Mit Hilfe von an sich bekannten und nicht gezeigten Einrichtungen wird Luft zugeführt, um den Schlauch 15 aufzublasen und zu halten, bis der Schlauch 15 stromabwärts

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des Formwerkzeuges Ij* mit üblichen gegenläufigen Preßwalzen (nicht gezeigt) zusammengepreßt wird. Es handelt sich also um ein an sich übliches kombiniertes Strangpreß-Blasverfahren, bei dem die extrudierten schlauchförmigen Gebilde mittels eingeschlossener Luftblasen aufgeblasen werden. Das zusammengepreßte Schichtgebilde in Schlauchform wird dann zu einer Aufwickelstation (nicht gezeigt) oder zu anderen Verarbeitungseinrichtungen, wie zum Beispiel zu Verarbeitungseinrichtungen zur Herstellung von Beuteln, geleitet.

In der Praxis werden Harze bzw. Kunststoffe in Tablettenform bzw. Pelletform zur Versorgung der Extruderanlage nach Figur 1 verwendet. Über eine mit Saugdruck arbeitende Entladeeinrichtung wird der Kunststoff in Pelletform durch Luftbeförderung von einer Vorratsstelle den gesonderten Beschickungsbehältern zugeführt, die oberhalb von den jeweiligen Extrudern 11 und 12 in Figur 1 angeordnet sind. Jeder Harzbestandteil der Gemischzusammensetzungen, die dem Extruder 11 zugeführt werden (d.h. dem Extruder, der das Formwerkzeug 13 zur Bildung einer Außenschicht 16 mit einem erschmolzenen Harzgemisch versorgt), wird volumetrisch zugemessen und tropft in einen über dem Extruder 11 liegenden Mischer. Die Reihenfolge der Zugabe der einzelnen Stoffe ist nicht kritisch. Der Mischer arbeitet etwa 15 Sekunden lang bei 120 Upm. Dann wird das so vorgemischte Gemisch dem Versorgungsbereich (nicht gezeigt) des Extruders zugeführt. Zur Beschickung des ersten Extruders

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(d.h. des Extruders 12, der zur Bildung der Innenschicht 17 bestimmt ist) wird nur eine Harz- bzw. Kunststoffsorte verwendet, d.h. Polyäthylen mit niedriger Dichte, das als Beschickungsstoff für diesen Extruder dient.

Der bei dem nachstehenden Beispiel verwendete erste Extruder 12 weist eine Schnecke mit einem Durchmesser von 152,4 mm auf, die mit einem Motor angetrieben wird, der eine Leistung von 186,5 kW hat. Die Schnecke hat ein Verhältnis von L/D mit 28:1. Die Zylinderbüchse des Extruders war wie üblich ausgelegt und hatte Außenmäntel, die zum Umlauf eines Temperatursteuerfluids dienen und/oder an sich übliche bandförmige elektrische Widerstandsheizelemente haben, die um die Zylinderbüchse angeordnet sind.

Der zweite Extruder 11, d.h. der Extruder, der das Formwerkzeug 15 zur Bildung der Außenschicht 16 der Schichtfolie mit einer erschmolzenen Harzmischung versorgt, weist eine Schnecke mit einem Durchmesser von 114,3 mm und einem Verhältnis von L/D mit 24:1 auf. Die Zylinderlaufbüchse des Extruders 11 hat wie der Extruder 12 Hohlmäntel, in denen Temperatursteuerfluide zirkulieren und/oder bandförmige elektrische Widerstandsheizungen in Längserstreckung der Zylinderlaufbuchse im Abstand vorgesehen sind, um die Temperatur des im Innenraum der Zylinderbüchse befindlichen erschmolzenen Folymeren zu regeln.

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Das in der Figur gezeigte Formwerkzeug "3 ist ein Koextrudierformwerkzeug, bei dem der über den ersten Extruder 12 zugeführter Stoff eventuell die Schicht 17 und der über den zweiten Extruder 11 dem Formwerkzeug 14 zugeführte Stoff eventuell die Außenschicht 16 bildet. Die ringförmigen Lippen des Formwerkzeuges bilden einen Ringspalt von etwa 1,016 mm, der die Düsen 14 und 14' mit einem schräg verlaufenden Lippenabschnitt mit einer Länge von 12,7 bis 15»8 mm in dem Formwerkzeug derart bildet, daß die einzelnen konzentrischen schlauchförmigen Gebilde um etwa 0,79 nun am Austritt aus dem Formwerkzeug 14 getrennt sind. Durch diese Trennung verbinden sich die Folienschichten über dem Formwerkzeug, wie .dies in der Figur dargestellt ist und bilden ein schlauchförmiges Schichtgebilde 15.

Beim Austritt aus dem Formwerkzeug 13 werden die extrudierten konzentrischen schlauchförmigen Gebilde 16 und 17 durch einen Luftinnendruck gestützt, der in dem Schlauch zwischen dem Formwerkzeug 13 und den Folienpreßwalzen (nicht gezeigt) eingeschlossen ist, der den Schlauch auf das 2- bis 2,5-fache des Umfanges am Durchmesser der Düsen aufbläst. Insoweit handelt es sich um ein an sich kombiniertes Strangpreß-Blasverfahren unter Verwendung einer eingeschlossenen Luftblase.

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— Ib —

Währenddem die im Innenraum eingeschlossene Luft die Folie streckt, trifft ein über eine ringförmige Luftzufuhreinrichtung 18 mit hoher Geschwindigkeit eintretender Luftstrom in der Figur im allgemeinen in vertikaler Richtung auf den extrudierten Schlauch auf, um das erschmolzene Polymere zu kühlen. Durch die Kombination der Expansion von innen mittels Luft mit der Beaufschlagung von Luft mit hoher Geschwindigkeit über die ringförmige Luftzuführungseinrichtung 18 wird bewirkt, daß sich die Schichten in erschmolzenem Zustand bzw. im weichen Zustand zusammenziehen, so daß sich eine widerstandsfähige Verbindung an den Grenzschichten bildet, wenn sich die Schichten bei der Berührung abkühlen und verfestigen.

Bevor der Schlauch 15 zu den Preßwalzen gelangt, wird der gebildete Folienschlauch wie an sich üblich unter Verwendung eines Gestells mit liegend angeordneten Holzleisten zusammengedrückt, die in Form eines gestürzten V angeordnet sind, wobei der Winkel zwischen den Schenkeln des V etwa 30 bis 35° beträgt. Dieses V-förmige Gestell flacht den Folienschlauch allmählich ab, bis an der Spitze des V der Schlauch vollends durch die Preßwalzen zusammengedrückt wird, die eine Kautschukwalze und eine angetriebene Stahlwalze umfassen können. Die Preßwalzen ziehen auch den Schlauch von dem Extrudierwerkzeug 13 ab und bilden gleichzeitig einen Luftabschluß für die in dem Schlauch eingeschlossene Luftblase. Nach dem Durchgang des abgeflachten Schlauches durch die Preßwalzen wird die Folie ent-

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weder zu Rollen aufgewickelt oder durchläuft eine Maschine zur Herstellung von Beuteln oder dergleichen, die ein Endprodukt liefert.

Wie zuvor erwähnt, weist die Außenschicht der Schichtfolie nach der Erfindung vorzugsweise ein Gemisch aus thermoplastischen Harzen und insbesondere Gemische aus Polyäthylen mit hoher Dichte zusammen mit einem linearen Polyäthylen-oC Olefin-Copolymeren mit niedriger Dichte auf. Derartige Copolymere umfassen Polyäthylen, das mit einem anderen OL-Olefin einschließlich OC-Olefine, wie zum Beispiel Octen-1, Buten-1, Hexen-1 und 4-Kethylpenten-1, zu einem Copolymeren copolymerisiert ist. Vorzugsweise beträgt die Gewichtskonzentration von Oc-Olefin, das mit Polyäthylen zu einem Copolymeren verknüpft ist, etwa 2,0 bis etwa 10 %. Bei den nachstehend beschriebenen Beispielen werden lineare Copolymere mit niedriger Dichte aus Polyäthylen mit etwa 4,8 Gew.-% Octen verwendet, die unter Bildung eines Copolymeren damit verknüpft sind. Wenn ein derartiges Gemisch die Außenschicht des schlauchförmigen Schichtgebildes bildet, haben die daraus gebildeten Schichtfolien einen wesentlich verbesserten Elastizitätsmodul und eine wesentlich verbesserte Reißfestigkeit.

In der nachstehenden Tabelle I sind die wesentlichen physikalischen Eigenschaften der Harze der verschiedenen PoIyolefinstoffe aufgelistet, die bei den anschließend erläuter-

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ten Beispielen verwendet werden.

Tabelle I

Polyäthylenharz mit niedriger Dichte (für die Innenschicht aus Polyäthylen)

Eigenschaften

Schmelzindex, g/10 min Dichte, g/cnr Zugfestigkeit an der Streckgrenze (508 mm/min) kg/cm2 Zugfestigkeit beim Bruch (508 mm/min) kg/cm^ Bruchdehnung, %

Elastizitätsmodul, kg/cm

Biegesteifigkeit, kg/cm Härte nach Shore D Vicat-Erweichungspunkt, ⁰C Sprödigkeitstemperatur, C

Wert	ASTM Prüfverfahren
2,25	D-1238-65T
0,921	D-1505-68
93,58	D-638-68
118,68	D-638-68
603	D-638-68
1732	D-638-68
56,24	D-747-63
D44	D-2240-68
102,78	D-1525-65T
unter-76,11	D-746-64T

Physikalische Eigenschaften - lineares Polyäthylen mit niedriger Dichte - Octen-1 Copolymerharz

Eigenschaften

Schmelzindex Dichte

Molekulargewicht Gew.-% Octen-1

Wert	AoTM Prüfverfahren
2,0	D-1238
926	D-1505
89 000	-
4,8

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Tabelle I (Fortsetzung)

Polyäthylenharz mit hoher Dichte	Eigenschaften	Wert	ASTM
		Prüf verfahr en
Schmelzindex, g/10 min	0,35	D-1238
Dichte, g/cm*	0,963	D-1505
Streckgrenze, kg/cm	288	D-638
Dehnung, %	800	D-638
Biegemodul, kg/cm	14- 400	D-790
Härte nach Shore D	70	D-I7O6
Izod-Kerbzähigkeit, cmkg/cm	32,6	D-256
Streckstoßfestigkeit, cmkg/cnr	128	D-1822
Sprödigkeitstemperatur, ⁰C	<-56,67	D-74-6
Vicat-Erweichuncspunkt		D-1525

Nähere Einzelheiten und der Ablauf der Herstellung eines schlauchförmigen Schichtstoffes nach der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Beispielen, die zur Erläuterung von bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung dienen.

Die Vorrichtung zur Herstellung und Ausbildung des mehrbändigen thermoplastischen Schlauchstückes bei den nachstehenden Beispielen entspricht in ihrer Ausbildung der in der Zeichnung gezeigten. Auch der bei den nachstehenden Beispielen ver-

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wendete harzartige Stoff hat die in Tabelle I angegebenen physikalischen Eigenschaften. In den Beispielen ist mit HDPE Polyäthylen mit hoher Dichte, mit LDPE Polyäthylen mit niedriger Dichte und mit EVA Athylenvinylacetatcopolymer bezeichnet.

Beispiel 1

Eine doppelwandige schlauchförmige thermoplastische Schichtfolie mit einer Stärke von 38,1 pm im Mittel wurde hergestellt. Die Innenwandung ist aus Polyäthylen mit niedriger Dichte der zuvor angegebenen Art gebildet. Die Außenwandung wird aus einem Gemisch aus Polyäthylen mit hoher Dichte, einem Äthylenvinylacetatcopolymeren, das 18 Gew.-% Vinylacetat enthält, und einem Polyäthylen mit niedriger Dichte und einem Fraktionsschmelzindex der vorgenannten Art ausgebildet. Das Gemisch wurde durch Schmelzextrudieren von 98 Gew.-Teilen Polyäthylenharz mit niedriger Dichte und 2 Gew.· Teilen einer schwarzen Farbstoffgrundmischung mittels des Extruders 12 gebildet und gleichzeitig wird mit Hilfe des Extruders 11 ein harzartiges Gemisch schmelzextrudiert, das 35 Gew.-% Polyäthylen mit hoher Dichte, 35 Gew.-% Athylenvinylacetatcopolymer (18 % Vinylacetat VA) und 25 Gew.-% Polyäthylen mit niedriger Dichte und einem Fraktionsschmelzindex sowie 5 Gew.-% einer Rotholz-Farbstoffgrundmischung aufweist. Bei ihrem Durchgang durch das Formwerkzeug 13 nehmen die Jeweils erschmolzenen Schichten eine konzentrische Schlauchform

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ein. Lie erschmolzenen Schlauchstücke verlassen das Formwerkzeug 13 über die Düsen ^4- und 14' in Form von konzentrischen Schlauchgebilden und sie werden anschließend unter Bildung eines Schichtschlauchteiles 15 verschmolzen bzw. vereint, wie dies in der Figur gezeigt ist. In der folgenden Tabelle II, die auch Kennwerte der physikalischen Eigenschaften der hergestellten, extrudierten, mehrwandigen Schichtfolie enthält, sind die Arbeitsbedingungen des Extruders, wie zum Beispiel die Druck- und Temperaturwerte und die jeweiligen Abmessungen der Einrichtungen angegeben. Die beiden Schichten konnten selbst dann nicht gelöst werden, wenn die erhaltene Schichtfolie wiederholt gebogen wurde. Die Schicht der Schichtfolie mit Polyäthylen mit niedriger Dichte nahm 78 % der Gesamtstärke der Schichtfolie ein.

Beispiel 2

Der Verfahrensablauf stimmt etwa mit dem nach Beispiel 1 überein. Die Außenschicht der schlauchförmigen Schichtfolie belief sich Jedoch etwa auf 22 % der Gesamtstärke der Schichtfolie. In Abwandlung zu Beispiel 1 weist die Außenschicht etwa 75 Gew.-% eines linearen Äthylen-Oc ten-1-Copolymer en mit niedriger Dichte auf, das etwa 4-,8 Gew.-% Octen-1 enthält. Ferner weist sie 20 Gew.-% Polyäthylen mit hoher Dichte und etwa 5 Gew.-% eines Pigmentes auf, das 50 Gew.-% eines anorganischen Pigmentes und etwa 50 Gew.-% Polyäthylen mit niedriger Dichte

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als Träger enthält.

Beispiel 3

Das Gemisch für die Außenschicht der schlauchformigen Schichtfolie war identisch mit jenem bei dem Beispiel 2. Die Gesamtstärke der Außenschicht belief sich jedoch auf etwa 26 % der Gesamtstärke der Schichtfolie.

Beispiel 4

Die schlauchförmige Schichtfolie wurde unter Anwendung der Verfahrensweise nach Beispiel Λ hergestellt. Die Außenschicht belief sich jedoch auf 22 Vol.-% der Gesamtstärke der Schichtfolie. Zusätzlich weist das Gemisch für die Außenschicht ein Gemisch aus etwa 60 Gev.-% von Äthylenocten-I-Copolymer, 20 % Polyäthylen mit hoher Dichte, 5 Gew.-% Polyäthylen mit niedriger Dichte und einem anorganischen Pigmentfarbstoff und etwa 15 Gew.-% Polyäthylen mit niedriger Dichte der zuvor beschriebenen Art auf.

Beispiel 5

Eine schlauchförmige Schichtfolie entsprechend der Verfahrensweise nach Beispiel 1 wurde hergestellt. Die Gesamtstärke der Außenschicht belief sich etwa auf 22 Vol.-%. Das Harzgemisch der äußeren Schicht der Schichtfolie weist 65 Gew.-% Äthylen-Octen-1-Copolymer, 30 Gew.-% Polyäthylen mit hoher

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Dichte und 5 Gew.-% Polyäthylen mit niedriger Dichte auf, das mit anorganischen Stoffen pigmentiert ist.

Die physikalischen Eigenschaften der schlauchförmigen Schichtfolien nach den vorstehenden Beispielen sind in der nachstehenden Tabelle II angegeben. Die Tabelle III enthält die Verfahrensbedingungen bei der Herstellung der Schichtfolien nach den Beispielen ι bis 5.

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Tabelle II Beispiel

Außenschicht
%-Anteil der Gesamtstärke der Beutel

Äthyl en-ot-01efin (%)

HDPE (%)

Rotholz-Farbstoff-Grundmischung (%)

LDPE (%)

EVA (%)

Innenschicht
LDPE
Schwarze Farbstoffgründmischung

Elmendorf-Rißprüfung (6 MS) MD

(6 MS) TD

1 % Sekans-Modul MD

(K PSI) kg/cm² TD

Streckgrenze MD

(PSI) kg/cm² TD

Reißfestigkeit MD

(PSI) kg/cm² TD

Reißzahigkeit MD

(Ft.-lb/in⁵) cmkg/cm⁵ TD

22 %

1708,53

(24,3)

2228,82

(31,7)

92,52 (1316) 100,75 (1433)

252,27 (3588) 150,88 (2146)

405,84 (482)

619,71 (736)

22 %

75 20

549 176

1750,71

2158,51

(30,7)

99,69

(1418)

103,35 (1470)

218,24 (3104) 147,29 (2095)

398,26 (473)

612,13 (727)

26 %

75
20

74

96

547
202

1813,99
(25,8)

2102,26
(29,9)

91,12
(1296)

99,41
(1414)

217,18
(3089)
146,87
(2089)

427,73
(508)

591,08
(702)

22 %

60

20

15

78

96

550 199

1870,24

(26,6)

2369,^4

(33,7)

98,85 (1406) 108,69 (1546)

233,99 (3328)

151,23 (2151)

390,68 (464)

626,44 (744)

22 %

65 30

78

96

582 210

2010,86 (28,6)

2460,85 (35,0·)

102,86 (1463)

112,77 (^604)

2C3,93 (3185) 156,93 (2232)

443,73 (527)

659,28 (783)

NJ CO C*> CO N3 CO

Tabelle II (Fortsetzung)

Beispiel
° Dehnung, %

Ca>
O
O

MD

Leitungsstreuung

Undurchsichtigkeit
(Lichtdurchlässigkeit %)

1	2	3	4	5	I
201	227	244	208	242	ro cn
576	525	555	560	574
70	75	78	61	71
11,9	8,2	7,0	7,2	6,3

fO CD CO CO K) CO

Tabelle III

Extruder 12 (Innenschicht) Zylinderbüchse, Durchmesser mm (in.) Schnecke, Upm

Temperatur der Kunststoffschmelze, ⁰C (⁰F)

Druck der Kunststoffschmelze, kg/cm (psi)

Extruder 11 (Außenschicht) Zylinderbüchse, Durchmesser mm (in.) Schnecke, Upm

Temperatur der Kunststoffschmelze, ⁰C (⁰F)

Druck der Kunststoffschmelze, kg/cm (psi)

Formwerkzeug 13

Düsenbreite, mm (in.)

außen innen

Schlauchförmige Folie

Breite der flachgelegten Folie, mm (in.)

Wandstärken, pm (mil )
Innenwand
Außenwand

152,4 (6") 49

202,22 (396) 323,4 (4600)

114,3 (4,5) 41

260 (500) 379,6 (5400)

r- 1,0 (0,040} r- 1,0 (0,040)

1828,8 (72)

30,48 (1,2 mil) 7,62 (0_t3 mil)

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Wie sich aus den vorstehenden Beispielen und Tabellen ergibt, haben gemischte Zusammensetzungen, die ein lineares Copolymer mit niedriger Dichte aus Äthylen-lC-Olefin, wie zum Beispiel Octen-1, aufweisen und mit einem größeren Anteil eines Polyäthylenharzes mit hoher Dichte zusammengesetzt sind, eine ausgezeichnete Reißfestigkeit und hohe Elastizitätskennwerte. Diese Eigenschaften sind entweder gleichwertig oder sogar besser als bei Dreikomponentengemischen, wie zum Beispiel jenen, die Polyäthylen mit hoher Dichte oder Polyäthylen mit niedriger Dichte und Vinyläthylenacetatcopolymer enthalten, die bisher zur Herstellung derartiger Schichtfolien verwendet worden sind.

Die Vorteile bei der Herstellung und bei der Verarbeitung eines Zweikomponentenmischungssystems im Vergleich zu einem Dreikomponentenmischungssystem bei derartigen aus Gemischen bestehenden Schichten sind deutlich erkennbar.

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-it-

e e r s e

it

Claims

Dr. D.Thomsen PATENTANWÄLTE OL VERTRHTEP. VtBW. EURO15AISCHEf1 PATENTAMT PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE EPO W WöinkSUff MANDATAIRES AGREES PneS L0E3 _, ~ <% m. ~. m. λ Telefon (089) 530211 cable: 2933231 530212 expeiiia Telex 5 24 303 xpert d MQnchen: Frankfurt/M.: Dr. rer. nat. D. Thomsen Dipl.-lng. W. Weinkauff (Fuchshohl 71) Dresdner Bank AG. München, Konto S 574 237 8000 München 2 Kaiser-Ludwig-Platz6 16. August 19 Mobil Oil Corporation New York, N.Y., U.S.A. Schichtfolie und deren Verwendung Patentansprüche

1. Schichtfolie, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Schicht aus Polyäthylenharz mit niedriger Dichte und eine zweite Schicht eines harzartigen Gemisches aus Polyäthylen mit hoher Dichte und einem Äthylen-eC-olefincopolymeren enthält, wobei das Gemisch einen größeren Anteil des betreffenden Copolymeren aufweist.

2. Schichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht etwa Ί0 bis etwa

50 % der Gesamtstärke der Schichtfolie einnimmt.

3. Schichtfolie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ⁰^-Olefin etwa 3 bis etwa 15 Kohlenstoff atome aufweist.

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4-. Schicht folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtskonzentration von ot-Olefin in dem Copolymeren etwa 1,5 bis etwa 10 % beträgt.

5· Verwendung der Schichtfolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Bildung eines beuteiförmigen thermoplastischen Schichtkörpers mit wenigstens zwei Schichten, d.h. einer Innenschicht und einer Außenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenschicht Polyäthylen mit niedriger Dichte und die Außenschicht ein harzartiges Gemisch aus Polyäthylen mit hoher Dichte und einem Äthylen^.-olefincopolymeren enthält, wobei das Gemisch einen größeren Anteil des betreffenden Copolymeren aufweist.

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